蔗糖转化反应动力学实验报告.doc

蔗糖转化反应动力学

姓名学号班级实验日期
1 实验目的
测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期。
学习旋光度测量方法及在化学反应动力学研究中的应用。
2 实验原理
蔗糖溶液在酸性介质中可水解生成葡萄糖和果糖。反应如下:

水解反应中,水是大量的,虽然有部分水分子参加了反应,但与溶质浓度的改变相比可以认为它的浓度是恒定的,而且氢离子是催化剂,其浓度也保持不变,故反应速率只与蔗糖浓度有关,可视为一级反应,其速率方程为:
积分上式得:
反应的半衰期与反应速率常数的关系式为:
由积分式不难看出:只要测得不同反应时刻对应的反应物浓度,就可以lnc对c作图得到一条直线,由直线斜率求得反应速率常数。然而,反应是在不断进行,要快速分析出不同时刻反应物的浓度是困难的。在本实验中,蔗糖及其水解产物都具有旋光性,即能够通过它们的偏振光的偏振面旋转一定的角度(该角度称为旋光度,常以α符号表示),来量度其浓度。蔗糖是右旋的,水解混合物是左旋的,所以随水解反应的进行,反应体系的旋光度会由右旋逐渐转变为左旋,因此可以利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。
当其它条件不变时,旋光度与物质浓度成正比,即
蔗糖是右旋物质,产物中葡萄糖也是右旋物质,果糖是左旋物质。因此当水解反应进行时,右旋角不断减小,当反应终了时,体系将经过零变成左旋。
设、和分别表示反应在起始时刻、时刻和无限长时体系的旋光度。反应在相同条件下进行,旋光度与浓度成正比,而且溶液的旋光度为各组成旋光度之和。
由可导出

由可导出
以对时间t作图可得一条直线,由直线的斜率即可求得反应速率常数。
3 实验操作
配制蔗糖水溶液:,定容至50ml。
配制50ml的4HCl溶液。
混合蔗糖与HCl溶液,同时开始计时,在3min内测量。之后每隔1~3min测一次,同时记录相应时间,每次测量完后将测试管于25℃水中恒温。
剩余混合液置于55℃水浴中保温30min,冷却至25℃后测量。
4 实验结果及讨论
原始实验数据
实验温度 ℃盐酸浓度 4 旋光管长度 200mm = =-
t(s)
120
240
360
480
600
720
840
960
1080